紅茶菌飲料發(fā)酵工藝及保健功效研究進(jìn)展

萬 旺，王 娟，夏思營，呂才有

（云南農(nóng)業(yè)大學(xué)龍潤普洱茶學(xué)院，昆明650201）

紅茶菌飲料是我國民間傳統(tǒng)的發(fā)酵型飲料，最早可追溯至秦朝時(shí)期，相傳起源于東北及渤海地區(qū)一帶，公元441年傳入日本，繼而通過貿(mào)易通道傳入東南亞及東歐地區(qū)［1］。北魏末年（公元533-544年），杰出的農(nóng)學(xué)家賈思勰所著的《齊民要術(shù)》中記載了有關(guān)醋酵的現(xiàn)象，“釀酒失所味醋者，宜回作酷。大率五石米酒酷，更看麺末二斗，麥懿一斗，并花水一石，栗米飯兩石攤令冷如人體，投之，把攪、綿幕甕口……春夏七日熟，秋冬稍遲，皆美香清澄。后一月接取，別器貯之”［2］。現(xiàn)代紅茶菌飲料發(fā)酵在原料基質(zhì)、培養(yǎng)溫度、成熟時(shí)間、發(fā)酵特征以及成品風(fēng)味等各方面都與其頗有共通之處。20世紀(jì)70年代末期至80年代初期，紅茶菌飲料因其口感獨(dú)具風(fēng)味、制作方法簡易、功效多樣化等原因而被推崇為能治百病的“靈丹妙藥”，火遍我國大江南北。然而，由于缺乏紅茶菌飲料保健功效研究的資料佐證，且家庭制作時(shí)易感染其他對(duì)健康有害的雜菌（如霉菌），紅茶菌飲料便很快銷聲匿跡。21世紀(jì)初期，美國紅茶菌飲料行業(yè)正式起步，GT Dave創(chuàng)立了GT Kombucha，成為了紅茶菌飲品的領(lǐng)先品牌。隨后，星巴克通過Evolution推出了有機(jī)紅茶菌飲料，百事公司旗下的KeVita品牌也推出紅茶菌系列產(chǎn)品。從此，紅茶菌飲料銷量不斷攀升。

紅茶菌飲料又名“康普茶”（kombucha）、“海寶”、“胃寶”，其大多是以糖、茶、水為原料，經(jīng)多種微生物發(fā)酵制成［3］。紅茶菌主要是由酵母菌和醋酸菌組成，少量的紅茶菌中還會(huì)存在乳酸菌［4］。紅茶菌發(fā)酵液中包含多種營養(yǎng)物質(zhì)及有益微生物，主要包括氨基酸、蛋白質(zhì)、有機(jī)酸、茶多酚、D葡萄糖二酸-1，4-內(nèi)酯、糖類、微量元素等，具有抗氧化、抑菌、護(hù)肝、降血糖等多種保健功效［5-6］。本文綜述了近幾年國內(nèi)外紅茶菌飲料在工藝研究和保健功效方面的研究進(jìn)展。

1 紅茶菌飲料工藝研究

目前紅茶菌飲料工藝研究的主要目的是為了尋求最佳的工藝條件，以達(dá)到飲用口感和營養(yǎng)價(jià)值的最大化。在探究多樣式底物發(fā)酵的同時(shí)，研究各因素對(duì)紅茶菌飲料品質(zhì)的影響，繼而優(yōu)化工藝組合，為工業(yè)化生產(chǎn)提供有效工藝參數(shù)支撐。然而，就當(dāng)前而言，紅茶菌飲料在加工上尚未有統(tǒng)一的工藝參數(shù)，這可能主要是因?yàn)樵戏N類以及菌種的差異性。

1.1 發(fā)酵底物的研究

接種紅茶菌的發(fā)酵底物由早期的紅茶湯豐富到如今各式各樣的底物。例如：以紅枸杞和黑枸杞作為發(fā)酵基質(zhì)制作枸杞紅茶菌飲料［7］、以仙人掌梨汁用作紅茶菌的發(fā)酵底物制作康普茶［8］，等等。

接種發(fā)酵底物時(shí)，研究者們更傾向于添加一些功能性強(qiáng)的底物。Eduardo Leonarski等［9］以針葉樹副產(chǎn)品為原料進(jìn)行接種紅茶菌發(fā)酵，研究了原料的添加量與培養(yǎng)基中酚類和維生素C等生物活性物質(zhì)含量之間的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)原料的增加加快了微生物的代謝，增加了底物的消耗，促進(jìn)了乙醇，乙酸和細(xì)菌纖維素的產(chǎn)生。Lamia Ayed等［10］以紅葡萄汁作為基質(zhì)，探究了紅葡萄汁發(fā)酵液的化學(xué)和感官特性以及抗菌活性，結(jié)果表明發(fā)酵過程中PH值從3.95降至2.9，直至第6 d才保持恒定；發(fā)酵液中的乙酸細(xì)菌和酵母菌數(shù)量增加至發(fā)酵第6 d，然后降低；發(fā)酵汁經(jīng)測(cè)定對(duì)所有細(xì)菌均表現(xiàn)出抗菌活性，這主要是發(fā)酵過程中乙酸含量增高，并且在發(fā)酵第6 d時(shí)，發(fā)酵汁整體口感最佳。Zubaidah Elok等［11］以蛇果作為發(fā)酵原料，通過（DPPH）自由基清除活性評(píng)估得出發(fā)酵增強(qiáng)了蛇果紅茶菌飲料的抗氧化活性，這與酚類，單寧和類黃酮的含量增加具有相關(guān)性。Tu Chuanhai等［12］利用豆腐和大豆蛋白生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品—大豆乳清接種紅茶菌，使其轉(zhuǎn)化成了一種新型的功能性飲料，并具備優(yōu)良的感官品質(zhì)和抗氧化活性。Shin Seungshick等［13］以綠茶和柑橘皮提取物發(fā)酵康普茶，并經(jīng)研究表明其可表現(xiàn)出一定的抗癌活性，可以成為一種安全的功能性飲料。國內(nèi)外學(xué)者對(duì)于發(fā)酵底物的多樣化選擇促進(jìn)了紅茶菌飲料的口感豐富化和功效最大化。

1.2 發(fā)酵工藝的研究

如今，對(duì)于紅茶菌飲料發(fā)酵工藝的研究主要在于尋求適合于大規(guī)模生產(chǎn)的工藝條件；結(jié)合現(xiàn)代生物技術(shù)，提高產(chǎn)品質(zhì)量和安全；縮短發(fā)酵周期，提高生產(chǎn)效率；探究最佳工藝條件，保證感官與營養(yǎng)雙重最優(yōu)化，等等。

鄧雯瑾等［14］優(yōu)化發(fā)酵工藝，以祁門紅茶與大吉嶺紅茶按質(zhì)量分?jǐn)?shù)1∶1配比，浸提溫度80℃、浸提時(shí)間30 min，發(fā)酵溫度25℃及接種量100DCU/T時(shí)，制成的飲料口感最佳，且適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。任二芳等［15］利用固定化細(xì)胞技術(shù)實(shí)現(xiàn)紅茶菌飲料的固定化共生發(fā)酵，有效解決了傳統(tǒng)游離菌混合靜置發(fā)酵生產(chǎn)紅茶菌飲料時(shí)存在的易受雜菌污染、菌種不易保藏等弊端。王偉玲等［16］研究的滁菊發(fā)酵型紅茶菌飲料的最優(yōu)工藝條件為滁菊添加量9 g/L，接種量16 g/L，加糖量120 g/L，發(fā)酵時(shí)間6 d，這樣制作出的紅茶菌飲料口感較優(yōu)。Kashif Haider等［17］將甜紅茶汁與小麥草汁以各種比例混合并以20%接種由酵母菌和醋酸菌組成的發(fā)酵劑，在（29±1）°C下靜態(tài)發(fā)酵12 d，結(jié)果表明總酚、總黃酮、抗氧化活性均高于單純的甜紅茶汁發(fā)酵，發(fā)酵制得的紅茶菌飲料更佳。馬騁等［18］利用自行分離純化的醋酸菌Y1、乳酸菌R3、醋酸菌C5混合接種發(fā)酵，從而穩(wěn)定了飲料的質(zhì)量并使得發(fā)酵周期從傳統(tǒng)的170 h縮短到60 h。柴麗娜等［19］利用老山芹為原料，接種紅茶菌，以紅茶菌液接種量、加糖量、發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度單因素進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最終發(fā)現(xiàn)接種量對(duì)飲料的口感影響最大。王冬梅等［20］以雙酶法（糖化酶、液化酶）制備紅薯糖漿，并以其代替?zhèn)鹘y(tǒng)的蔗糖作為紅茶菌生長碳源，通過正交實(shí)驗(yàn)得出雙酶最佳組合為糖化酶100 u/g、液化酶14 u/g，并且在糖漿15%、接種量20%、茶汁65%。發(fā)酵溫度30℃，pH 2.5的條件下，所獲得的紅茶菌飲料口感最佳。

2 紅茶菌飲料功效研究

近年來，紅茶菌飲料國內(nèi)外銷量持續(xù)攀升，飲料種類層出不窮，紅茶菌飲料的功效性隨之成為大眾關(guān)注的熱點(diǎn)。以下從紅茶菌飲料的抗氧化性、抗菌性、護(hù)肝、降血糖等方面分開闡述。

2.1 抗氧化性

自由基失衡可能導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化、帕金森氏癥或阿爾茨海默氏病、肥胖癥等，而抗氧化劑可保持自由基的產(chǎn)生與清除之間的平衡，因此抗氧化性對(duì)于維持人體健康至關(guān)重要［21］。丁艷如等［22］研究表明紅茶菌發(fā)酵液具有較強(qiáng)的抗氧化能力，其中清除DDP自由基能力可達(dá)90%以上；經(jīng)10 d發(fā)酵，O2-的清除率高達(dá)100%；對(duì)OH的清除率基本保持在20%以上。Kaewkod Thida等［23］使用1%的綠茶、烏龍茶和紅茶以及10%的蔗糖、醋酸菌和酵母制備紅茶菌飲料，發(fā)酵15 d后發(fā)現(xiàn)綠茶制成的紅茶菌飲料具有最高的酚含量和對(duì)DPPH自由基的抗氧化作用，分別為1.248和2.642 mg/mL沒食子酸紅茶菌飲料。Rodrigo Cardoso

Rezende等［24］研究證實(shí)，紅茶菌飲料中酚類化合物的多樣性和豐富度與抗氧化能力呈正相關(guān)，以綠茶原料制成的康普茶均具有較強(qiáng)的抗氧化能力。孫玉坤等［25］以紅茶茶湯（質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%）、蜂蜜（質(zhì)量濃度6.54%)為底物，并接種葡糖酸醋酸桿菌（Gluconacetobactersp.，A4）10%進(jìn)行發(fā)酵，生產(chǎn)出的紅茶菌飲料O2-的清除率可達(dá)75%以上，OH的清除率可達(dá)95%以上，說明其具有較強(qiáng)的抗氧化能力且主要?dú)w因于A4的代謝產(chǎn)物D-葡萄糖二酸-1，4-內(nèi)酯（D-saccharic acid 1，4-lactone monohydrate，DSL）。

2.2 抗菌性

Ansari Fereshteh等［26］研究指出，紅茶菌飲料對(duì)鼠傷寒沙門氏菌和金黃色葡萄球菌具有抗菌活性，但對(duì)鼠李糖乳桿菌無抗菌效果。同樣，Pourjafa Hadi等［27］研究表明，康普茶綠茶飲料在生產(chǎn)和貯藏過程中，檸檬酸對(duì)金黃色葡萄球菌和鼠傷寒沙門氏菌具有抑菌效果，而對(duì)鼠李糖乳桿菌細(xì)菌并無明顯抑制作用。Sknepnek Aleksandra等［28］以靈芝熱水提取物為原料，接種酵母菌和醋酸菌，經(jīng)過11 d的發(fā)酵，制得新型紅茶菌飲料，經(jīng)抗菌測(cè)試表明，活性并非僅源自合成乙酸。液體靈芝飲料對(duì)被測(cè)細(xì)菌最有效，對(duì)斯皮氏芽孢桿菌的最低殺菌濃度0.16 mg/mL，對(duì)表皮葡萄球菌和馬紅球菌的最低抑菌濃度0.04 mg/mL。Yuniartodeng Ari等［29］研究表明，康普茶對(duì)人類致病真菌如黃曲霉、白色念珠菌和石膏分枝桿菌具有抗真菌活性，抑菌直徑分別為16.83、15.36和25.06 mm。Bhattacharya Debanjana等［30］研究指出，糖茶紅茶發(fā)酵飲料對(duì)產(chǎn)腸毒素的大腸桿菌、霍亂弧菌、弗氏志賀氏菌和沙門氏菌具有抗菌效果，經(jīng)連續(xù)溶劑萃取發(fā)酵14 d的康普茶，發(fā)現(xiàn)其最有效的抗菌成分是乙酸乙酯萃取物；將這種有效的乙酸乙酯提取物進(jìn)行薄層色譜，以進(jìn)一步純化抗菌成分，從而分離出活性多酚級(jí)分；通過高效液相色譜法檢測(cè)到兒茶素和異鼠李素是存在于康普茶多酚部分的主要抗菌化合物。

2.3 護(hù)肝

非酒精性脂肪肝疾?。∟AFLD）是最常見的肝臟疾病之一，其發(fā)病原因與腸道菌群有著密切聯(lián)系［31］。非酒精性脂肪肝是由于肝臟中脂肪異位蓄積所致，這與過量飲酒并無直接關(guān)聯(lián)［32］。Jung Youngmi等［33］研究了糖紅茶發(fā)酵制成的紅茶菌飲料對(duì)NAFLD小鼠腸道微生物群的影響，在肝組織形態(tài)上，經(jīng)Kombucha喂養(yǎng)的小鼠肝臟中明顯可以觀察到輕度脂肪變性和脂肪滴減少，表明Kombucha可減少小鼠的脂肪蓄積；在微生物數(shù)量上，經(jīng)Kombucha喂養(yǎng)處理的小鼠腸道中細(xì)菌數(shù)量明顯減少，其中異風(fēng)桿菌屬、梭狀芽胞桿菌屬有選擇性的減少，粘螺旋藻屬的細(xì)菌僅在用Kombucha治療后下降，這些變化可能有助于抑制脂肪在肝臟中的積累，從而降低NAFLD的發(fā)病率。Lee Chanbin等［34］通過調(diào)查和研究紅茶菌飲料在非酒精性脂肪肝疾病潛在作用和潛在機(jī)制得出：紅茶菌飲料主要是通過影響脂質(zhì)代謝來保護(hù)肝細(xì)胞免受脂質(zhì)毒性的損害，并減輕炎癥和纖維化，從而有助于NAFLD小鼠的肝臟恢復(fù)。Wang Yong等［35］研究則表明，紅茶菌飲料的保肝作用主要是由于葡糖桿菌屬的代謝產(chǎn)物D-葡萄糖二酸-1，4-內(nèi)酯發(fā)揮的作用。

2.4 降血糖

Aloulou Ahmed等［36］研究表明，紅茶菌飲料能有效緩解四氧嘧啶引起的糖尿病，這主要?dú)w因于其有效的降血糖和抗血脂特性以及抗氧化潛力。具體而言，康普茶能更好地抑制血漿和胰腺中的α-淀粉酶和脂肪酶活性，并能更好地抑制血糖水平。Bhattachary Semanteea等［37］指出，紅茶菌飲料對(duì)糖尿病大鼠不同組織中氧化應(yīng)激介導(dǎo)的損傷具有保護(hù)作用，發(fā)酵飲料具有明顯的降血糖潛力（150 mg凍干提取物/千克體重14 d）。Zubaidah Elok等［38］研究指出，紅茶康普茶和蛇果康普茶對(duì)鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病大鼠具有一定的療效，并且兩者都能顯著（P＜0.05）降低空腹血漿葡萄糖水平（67%～76%）和改善氧化應(yīng)激指數(shù)和脂質(zhì)分布。

2.5 其他功效

Bhattacharya Debanjana等［39］研究證明，從紅茶菌飲料中分離得出的多酚餾分具有一定的抗病毒活性，主要是由于其能夠抑制細(xì)菌的運(yùn)動(dòng)性和蛋白酶的分泌，從而防止細(xì)菌滲透到腸道黏液層。張澤生等［40］發(fā)現(xiàn)添加枸杞、金銀花的紅茶菌發(fā)酵飲料對(duì)免疫低下的小鼠具備免疫調(diào)節(jié)作用，能有效增強(qiáng)腹腔巨噬細(xì)胞的吞噬能力以及NK細(xì)胞的殺傷活性，并在一定程度上增強(qiáng)免疫細(xì)胞因子的生物學(xué)活性，從而達(dá)到提高免疫力的效果。閉合帶狀結(jié)扎蛋白（ZO-1和ZO-2）是細(xì)胞內(nèi)緊密連接（TJ）的相關(guān)蛋白，其可將細(xì)胞骨架與跨膜TJ蛋白連接起來，而TJ蛋白的破壞會(huì)導(dǎo)致某些炎癥性腸道疾?。?1］。Nafiseh Pakravan 等［42］指出 Kombucha對(duì)于患有結(jié)腸炎的小鼠具有一定的治療效果。在分子和組織學(xué)上，連接TJ蛋白的ZO-1和ZO-2蛋白表達(dá)明顯得到改善，因此說明紅茶菌飲料對(duì)于結(jié)腸炎小鼠具有治療效果。S Isdadiyanto［43］研究發(fā)現(xiàn)，25℃下發(fā)酵 6、9、和 12 d 的紅茶菌飲料對(duì)50只2個(gè)月大的雄性大鼠具有提高HDL（高密度脂蛋白）水平，降低LDL（低密度脂蛋白）膽固醇和血清的療效，以此說明紅茶菌飲料可作為預(yù)防心血管疾病和冠心病的補(bǔ)充劑。

3 小結(jié)

紅茶菌飲料產(chǎn)品的研制呈現(xiàn)多樣化，但在工藝研究上基本局限于搖瓶實(shí)驗(yàn)，大罐發(fā)酵研究較少，另外菌種組成對(duì)于紅茶菌飲料中的生物活性以及風(fēng)味物質(zhì)的影響機(jī)制尚不清楚，紅茶菌飲料產(chǎn)品的更深度開發(fā)如紅茶菌酒飲料等也尚未出現(xiàn)。因此，在做好基礎(chǔ)研究的同時(shí)，還需運(yùn)用更多的現(xiàn)代生物技術(shù)以保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，提高貯藏期，摸清紅茶菌飲料的發(fā)酵工藝參數(shù)，形成完整生產(chǎn)體系，進(jìn)而推動(dòng)工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。

而在功效研究方面，目前可知紅茶菌飲料發(fā)揮抗氧化作用的物質(zhì)可能是酚類化合物，發(fā)揮抗菌活性的物質(zhì)可能是醋酸、檸檬酸、兒茶素和異鼠李素等，發(fā)揮護(hù)肝作用的物質(zhì)可能是D-葡萄糖二酸-1，4-內(nèi)酯等。除此之外，發(fā)揮其他保健功效的具體物質(zhì)及其作用機(jī)理尚不明確，亟待探明。